【摘要】：彈載雷達對海上艦船目標(biāo)進行高分辨成像,主要面臨雷達運動平臺高速機動和艦船目標(biāo)非合作,以及前斜視和快速實時的成像需求等挑戰(zhàn)。為解決上述實際工程應(yīng)用問題,本文分析并仿真了彈載雷達低分辨搜索和高分辨成像兩個工作過程,重點研究了彈載雷達對海上超大型艦船目標(biāo)的高分辨成像技術(shù)。本文首先仿真了艦船目標(biāo)的低分辨搜索過程,同時實現(xiàn)了同一波束內(nèi)的多目標(biāo)區(qū)分。采用傳統(tǒng)的直線搜索模式,通過波束掃描,用數(shù)個波位覆蓋彈道正前方-20°~20°的探測區(qū)域,雷達天線波束依次掃描各個波位,每個波位停留0.2s,直至搜索到目標(biāo),同時利用多普勒分析確定目標(biāo)所在方位角。當(dāng)同一波束內(nèi)存在多個目標(biāo)時,利用不同目標(biāo)的距離向或方位向差異進行回波分離和提取,從而實現(xiàn)多目標(biāo)區(qū)分。然后,針對非勻直軌道成像,考慮彈載雷達平臺具有短時間內(nèi)符合勻加速模型的特點,在此基礎(chǔ)上建立了勻加速運動狀態(tài)下SAR成像的回波模型,并通過斜距誤差分析,確定其四階近似式為斜距進行成像算法的推導(dǎo)。成像過程通過距離脈壓、距離徙動校正,并構(gòu)造相位函數(shù)消除方位多普勒的高次項,最后采用方位解線頻調(diào)得到成像結(jié)果。針對非合作艦船目標(biāo),本文詳細分析了艦船平動及晃動對成像結(jié)果的影響,結(jié)果表明,對海上超大型艦船目標(biāo)而言,其平動對成像影響較大,而晃動影響較小,在成像過程中,主要考慮對艦船平動的估計和補償。綜合考慮非勻直軌道成像和艦船目標(biāo)的非合作特性,本文提出了采用分數(shù)階傅里葉變換估計目標(biāo)多普勒參數(shù)和基于慣導(dǎo)數(shù)據(jù)的實時運動補償相結(jié)合的方法,將運動平臺對運動目標(biāo)成像的問題轉(zhuǎn)化為運動平臺對靜止目標(biāo)成像的問題,能夠?qū)崿F(xiàn)高動態(tài)條件下對移動艦船目標(biāo)的高分辨成像。仿真結(jié)果表明,在平面前斜角10°情況下,不同海情下的距離向分辨率都達到了1.3m以內(nèi),方位向分辨率也在5m之內(nèi)。相同成像條件下,ISAR成像方法在不同海情下的距離向分辨率在1.4m以內(nèi),方位分辨率可以達到4m以內(nèi)。最后,為進一步優(yōu)化方位向分辨率,本文提出了一種改進的混合式SAR和ISAR成像方法:首先利用運動估計結(jié)合距離徙動校正完成回波包絡(luò)粗對齊,同時在距離多普勒域通過相位濾波去除調(diào)頻率空變,然后通過相關(guān)對準(zhǔn)實現(xiàn)包絡(luò)精對齊,補償由于運動估計不準(zhǔn)、模型失配及慣導(dǎo)測量等引入的誤差,最后結(jié)合加權(quán)多特顯點自聚焦法對剩余非空變相位項統(tǒng)一校正,最終得到兩維高分辨成像結(jié)果。仿真結(jié)果表明,在平面前斜角10°情況下,不同海情下的距離向分辨率達到1.5米以內(nèi),而方位向分辨率提高到3m以內(nèi)。
【學(xué)位授予單位】：中國運載火箭技術(shù)研究院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN957.52;TJ76

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